石油钻井技术历来是能源行业必争之地，也是卡脖子领域。北京信息科技大学副教授张涛，从硕士到博士后，扎进这一行业十几年，如今心怀为家乡做一点事的愿望，带着科研团队入驻河间，为河间市工业、石油装备领域带来鲜活生气。他们自主研发的石油钻井装备经现场应用验证，钻井效率可提高20%至50%，钻井安全系数可提高30%至40%，有效缩小了与国际先进钻井技术的差距。

给钻井设备装上眼睛

河间开发区的高动态导航技术北京市重点实验室河间实验室，装修一新的车间略显空旷。几台设备看起来平凡无奇，在实验室负责人张涛眼中，它们却是宝贝。“看着简单，其实别有洞天。我们的设计理念是：把复杂的东西置于内部，给用户一个按键，降低他们的学习成本。”

在一段钢管的底部，打着一些小孔，张涛介绍，孔中装上传感器，设备就像长了眼睛，钻井工程师就能监测钻头在井底的瞬时工作状态。

常规钻井，钻到五六千米深时，钻头的工作状态如何，完全凭工人的操作经验，但打井并不是直上直下，在这里打井，钻头可能已跑到几公里以外了，涉及的弯曲摩擦等力学原理非常复杂。同时，井上加了很大压力，而井下钻头可能并未接触到井底，因此亟须一种井下监控设备。

高动态实验室设计的井下测量工具，装有10个传感器，可同时监测不同井深的压力、温度、扭矩、振动等10个数据，实时了解钻头的工作状态。比如，钻头钻不动了，可能是因钻头磨损或工艺参数不合适，也可能是钻遇坚硬岩石，即使新钻头也会打得比较慢。有了井下实时监控工具，通过振动、受力，就能明晰到底是何原因，据此优化工艺参数或替换钻头，以保证钻井安全并提高钻速。

石油钻井作业成本高，海上石油钻井平台一天费用高达100万元以上，陆地上便宜一些，也有几十万元。为降低钻井成本，提高经济效益，石油钻井对提速和安全两方面指标要求尤为高。

目前，张涛带领的科研团队，已经攻克技术难关，并开发出第二代产品，工作性能有了较大提升。最初设备只能适应125℃的工作环境，经过改进可在高温150℃、高压150兆帕下工作，可监测8000米超深井下的钻井动态。科研小组已经开启了下一步工作目标，“探测井下高温200℃的奥秘”。

十几年与钻井相伴

弯弓搭箭，精准命中靶心。在高动态实验室二楼的实验台上，戴上眼镜，视线中出现靶子，拿起手柄，没有弓弦，手臂上却传来一丝沉重的拉力感。这是实验室开发的一套基于虚拟现实的控制系统。

张涛介绍，打井常发生井喷事故，井喷时温度非常高，高大的井架在几分钟内都能融化掉，且范围大，亟须一些无人驾驶及远程控制的工程车辆。问题是，远程遥控安全作业范围在300米左右，眼力不及也无能为力。于是，他们开发出一套基于虚拟现实技术的控制系统，戴上VR眼镜，就像坐在驾驶仓里操控设备一样真实。

既精通机械设计又了解数据测控，这类人才稀缺，而张涛带领的团队，就是这样一群人。

他们从事的这一行业属于高动态导航技术。所谓高动态，即工具受到高温、高压、高振动、高自旋等多维影响，研究涵盖上天入地下海等各种工具。石油钻井核心技术为机电液智一体化，集机械设计、数据测量测控、电子电路、水力学能量转换、数学模型及大数据分析于一体。

与其说张涛选择了这个行业，不如说行业更需要综合型人才。他们既要对石油钻井工艺有所了解，又要对测量软件、机械设计有统一规划，从机械和电路上综合优化，达到最优值。

张涛在中国石油大学（华东）自动化专业学习了4年，熟知电子电路、数据测量分析，后在中国石油大学（北京）攻读油气井工程专业的硕士、博士，精于钻井工艺，这让他在这一行业游刃有余。

2007年读硕士研究生时，张涛进入中国石油大学（北京）智能石油装备测控课题组，就开始接触石油钻井，距今已十几年。

如今，团队开发进入模块化阶段，可根据用户需求，量身设计参数，做出来的产品更小更节能，也更具针对性。

为家乡做一点实事

心怀乡愁。正月十五这一天，张涛在朋友圈发了一条“月是故乡明”，他组织同学们举行拍月比赛。为家乡做点事，促使他从北京来到河间。

身为实验室负责人、研究生导师，张涛要统筹管理实验室。高动态实验室2020年4月签约，10月注册，11月装修，开始资金并没有到位，前期学生花销都是张涛用自己的工资垫付。他设定了对待学生的一个底线原则，来到河间不让他们花一分钱，科研设备，材料、学生吃住、保险等，所有他能想到的，都给交齐。包括往返北京，每次做完核酸检测再回京。这些费用他已垫付了50多万元。对他来说，钱可以筹，不能因困难耽误做事的进度，“践行‘严细深实快’，咱们就要在‘快’上要下功夫。”

高动态实验室一名研究生表示，这里工作环境好，伙食上吃得也不错，有时候老师还带他们出去在周边转一转，体验一下河间的风土人情。

北京信息科技大学几名申请出国留学的学生，去年由于疫情留在国内，张涛给他们提供科研、生活条件，让他们来河间工作。

张涛说，实验室第一要务是科学研究、培养人才。学生来自全国各地，如果不是成立研究室的机会，他们可能不会来到这个小城市。他希望借助这个平台，吸引更多的人才来到河间，为家乡发展添一份力。

张涛把之前带过的学生的优秀成果也带到了河间，接下来他准备定期面向中小学生开展科普活动。

身为博士后，又带着十几名硕士研究生，这在乡亲们看来是倍有面儿的事，而张涛并没有“炫酷”。

父母在老家，距离实验室约30分钟车程，有一段时间，张涛两个多月没有回老家。他觉得，从北京回到家乡河间，是想为河间的发展做点什么，因此大部分时间扑在科研上。

他自认脑子比较简单，别的事想的少了，专业方面就能更专注一点。他跟家人强调，传统观念是养儿防老，但求学到后面家中1元钱的学费，国家得出10元钱。学历越高，国家付出越多，更得为国家做贡献。

入驻河间后，实验室已经同当地企业对接，在河北上善石油公司进行成果转化，产品破岩效率可提高20%至50%。张涛认为，人们常说，河间的东西就是便宜，在他看来这并不是一句褒奖。他的愿望是提高产品科技附加值，让当地加工制造业，以及其他企业生产的东西摆脱品种单一、拼价格的局面。